JP2007099526A - Glass preform lot, its production method, and method for production of optical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass preform lot or molded body (base material) lot in which the volume variation between respective preforms or molded bodies is highly controlled. <P>SOLUTION: The glass preform lot or preform base material lot is composed of a spherical preform or preform base material comprising glass whose SiO<SB>2</SB>content is regulated within the range of 0 to 20 mass% and in which an average mass is ≤200 mg and the ratio of mass tolerance to the mass is within ±0.3%. The method for production of the glass preform lot or glass molded body lot comprising the plurality of glass preforms or molded bodies comprises dropping the glass drip having a prescribed mass from the outflow port of an outflow nozzle, performing the precision press-molding of the obtained glass drop, and repeating the above process. An optical element is produced by heating the glass preform taken out from its lot and performing the precision press molding using the mold for press molding. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラス製光学素子を精密プレス成形で製造する際に使用するガラス製プリフォームが複数個集まって構成されるガラス製プリフォームロットおよびその生産方法、ならびに光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms used when a glass optical element is manufactured by precision press molding, a production method thereof, and a method of manufacturing an optical element.

非球面レンズなどのガラス製光学素子を高精度に製造する技術として精密プレス成形法が知られている。この方法はモールドオプティクス成形法とも呼ばれ、精密に加工した成形面を有するプレス成形型を用いて、加熱されたガラス製のプリフォームをプレス成形し、光学素子全体の形状を成形するとともに、成形面を精密にガラスに転写して光学機能面を形成する。このような方法は例えば特許文献1に開示されている。   A precision press molding method is known as a technique for manufacturing glass optical elements such as aspherical lenses with high accuracy. This method is also called a mold optics molding method, which uses a press mold having a precisely machined molding surface to press-mold a heated glass preform to mold the shape of the entire optical element. The optical function surface is formed by precisely transferring the surface to glass. Such a method is disclosed in Patent Document 1, for example.

また、上記光学素子を製造するために用いられるガラスプリフォームは、例えば、特許文献2に開示されている、熔融したガラスを流出して、所望質量の熔融ガラス塊を分離し、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法により生産することができる。
特開平10−316448号公報 特開2002−121032号公報
Further, the glass preform used for manufacturing the optical element is, for example, disclosed in Patent Document 2, outflowing molten glass, separating a molten glass lump of a desired mass, this glass lump is It can be produced by a method of forming into a preform in the process of cooling.
JP-A-10-316448 JP 2002-121032 A

近年、カメラ付き携帯電話のように撮像装置を内蔵する小型機器の需要が高まっている。このような撮像装置に組み込まれる撮像光学系は、超小型のレンズにより構成され、各レンズを精密に位置決め固定するために、位置決め基準面を備えることが好ましい。例えば、レンズ同士の間隔を精密に決めるための位置決め基準面としては、レンズ面の外周に設けた平面部を用い、レンズ同士の光軸を合わせるための位置決め基準面としては、レンズ側面を用いることができる。精密プレス成形は光学機能面を精密に形成できるだけでなく、光学機能面を含む型成形面を転写して形成する面同士の位置関係、角度をも精密に形成することができるので、位置決め基準面も型成形面を転写して形成すれば、光学機能面と位置決め基準面とを一括して形成することができる。   In recent years, there has been an increasing demand for small devices incorporating an imaging device, such as mobile phones with cameras. An image pickup optical system incorporated in such an image pickup apparatus is preferably composed of ultra-small lenses, and is preferably provided with a positioning reference surface for precisely positioning and fixing each lens. For example, as a positioning reference surface for precisely determining the distance between lenses, a flat surface provided on the outer periphery of the lens surface is used, and as a positioning reference surface for aligning the optical axes of the lenses, the lens side surface is used. Can do. Precision press molding not only allows precise formation of optical functional surfaces, but also allows precise formation of the positional relationship and angle between surfaces formed by transferring the molding surface including the optical functional surface. If the mold forming surface is transferred and formed, the optical function surface and the positioning reference surface can be formed in a lump.

このように精密プレス成形の特質を活かせば効率よく超小型の光学素子を製造することができるが、一方でプリフォームの体積を精密に管理しないと、次のような問題がおきる。   As described above, if the characteristics of precision press molding are utilized, an ultra-small optical element can be efficiently manufactured. On the other hand, if the volume of the preform is not precisely controlled, the following problems occur.

まず、プリフォームの体積がプレス成形型を型閉めした状態で形成される空間の容積よりも大きい場合、プレス成形型を構成する型部材同士の間、例えば上型と胴型の間や下型と胴型の間にはみ出し、成形バリとなって型の摺動性を損ない、生産停止の原因になったり、プレス成形型の破損の原因になったりする。   First, when the volume of the preform is larger than the volume of the space formed in a state where the press mold is closed, between the mold members constituting the press mold, for example, between the upper mold and the barrel mold or the lower mold It protrudes between the body and the body mold and becomes a molding burr, which impairs the slidability of the mold and causes production stoppage or damage to the press mold.

一方、プリフォームの体積がプレス成形型を型閉めした状態で形成される空間の容積よりも小さい場合、前記空間へのガラスの充填が不十分になり、光学機能面の面精度が低下したり、ガラスの位置決め基準面になるはずの部分が型部材に到達せず、位置決め基準面が形成されなくなったりする。   On the other hand, when the volume of the preform is smaller than the volume of the space formed with the press mold closed, the glass is insufficiently filled in the space, and the surface accuracy of the optical function surface is reduced. The portion that should become the positioning reference surface of the glass does not reach the mold member, and the positioning reference surface is not formed.

したがって、光学機能面と位置決め基準面とを一括して形成する方法を可能にするには、体積精度、すなわち質量精度が高いプリフォームの使用が望まれる。   Therefore, in order to enable a method of forming the optical function surface and the positioning reference surface in a lump, it is desired to use a preform having a high volume accuracy, that is, a mass accuracy.

前述のように、ガラス製プリフォームを生産性よく製造する方法として、熔融したガラスを流出して、所望質量の熔融ガラス塊を分離し、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法がある(特許文献2)。この方法を用いてプリフォームを生産すれば、ガラスの熔融から始まって、上記光学素子を極めて高い生産性のもとに量産することができる。しかし、上述のように、プリフォームの体積を精密に管理する必要があるが、従来のガラス製プリフォームを生産方法では、プリフォームの体積に僅かなバラツキがあり、上記プレス成形方法を用いるには、必ずしもプリフォームの体積管理は充分ではなかった。   As described above, as a method for producing a glass preform with high productivity, a method in which molten glass is discharged, a molten glass lump having a desired mass is separated, and the preform is formed in the process of cooling the glass lump. (Patent Document 2). If a preform is produced using this method, the optical element can be mass-produced with extremely high productivity starting from melting of glass. However, as described above, it is necessary to precisely control the volume of the preform. However, in the conventional glass preform production method, there is a slight variation in the volume of the preform. However, the volume control of the preform was not always sufficient.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型の光学素子の精密プレス成形に適した、比較的軽量なプリフォームが複数集まって構成されるガラス製プリフォームロットであって、各プリフォーム間の体積のバラツキが非常に制御されたガラス製プリフォームロットを提供することを目的とする。さらに本発明は、前記各プリフォーム間の体積のバラツキが非常に制御されたプリフォームロットを熔融ガラスから生産する方法を提供することを目的とする。加えて本発明は、熔融ガラスからプリフォームの母材となるガラス成形体が複数集まったガラス成形体ロットであって、ガラス成形体間の体積のバラツキが非常に制御されたガラス成形体ロットを生産する方法、前記ガラス成形体ロットのガラス成形体からプリフォームを製造する方法、前記プリフォームロットの各プリフォームを精密プレス成形して光学素子を作製する光学素子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a glass preform lot configured by a plurality of relatively lightweight preforms suitable for precision press molding of a small optical element. An object of the present invention is to provide a glass preform lot in which the volume variation between the preforms is very controlled. Another object of the present invention is to provide a method for producing a preform lot from molten glass in which the volume variation between the preforms is extremely controlled. In addition, the present invention is a glass molded product lot in which a plurality of glass molded products that are preform base materials from molten glass are collected, and the glass molded product lot in which the volume variation between the glass molded products is extremely controlled. A method for producing, a method for producing a preform from a glass molded body of the glass molded body lot, and a method for manufacturing an optical element for producing an optical element by precision press molding each preform of the preform lot. Objective.

上記課題を解決するための本発明は以下のとおりである。
[1] 精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォームで構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロット。
[2] SiO2含有ガラス、B23およびLa23を含有するガラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスのいずれか一種のガラスからなるプリフォームで構成された[1]に記載のガラス製プリフォームロット。
[3] 比重が3.3以上のガラスからなるプリフォームで構成された[1]または[2]に記載のガラス製プリフォームロット。
[4] 精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のプリフォーム母材からなるプリフォーム母材ロットにおいて、SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォーム母材で構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のプリフォーム母材ロット。
[5] SiO2含有ガラス、B23およびLa23を含有するガラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスのいずれか一種のガラスからなるプリフォーム母材で構成された[4]に記載のプリフォーム母材ロット。
[6] 比重が3.3以上のガラスからなるプリフォーム母材で構成された[4]または[5]に記載のプリフォーム母材ロット。
[7] 所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、ガラス製プリフォームロットの生産方法において、SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のプリフォームに成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットを生産する、前記ガラス製プリフォームロットの生産方法。
[8] 所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体ロットを生産する、ガラス成形体ロットの生産方法において、SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のガラス成形体に成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス成形体ロットを生産する、前記ガラス成形体の生産方法。
[9] [8]に記載の方法により生産したガラス成形体ロットの各ガラス成形体の全表面を研磨して、同一直径を有する精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを製造するガラス製プリフォームの製造方法。
[10] [1]〜[3]のいずれかに記載のガラス製プリフォームロットから取り出したガラス製プリフォーム、[7]または[9]に記載の方法により作製したガラス製プリフォームロットから取り出したガラス製プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法。
[11] ガラス製プリフォームのプレス成形型による精密プレス成形は、プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間内に前記ガラスを充填することで行われる[10]に記載の光学素子の製造方法。
[12] 自由表面からなる稜を有する精密プレス成形品を成形する[11]に記載の光学素子の製造方法。
[13] 少なくとも2面以上の位置決め基準面を精密プレス成形によって形成する[10]〜[12]のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[1] In a glass preform lot consisting of a plurality of glass preforms for precision press molding, it is composed of a spherical preform made of glass whose SiO 2 content is limited to a range of 0 to 20% by mass. A glass preform lot having an average mass of 200 mg or less and a mass tolerance ratio with respect to the mass within ± 0.3%.
[2] Described in [1], which is composed of a preform made of any one of SiO 2 -containing glass, glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , phosphate glass, and fluorophosphate glass. Glass preform lots.
[3] The glass preform lot according to [1] or [2], comprising a preform made of glass having a specific gravity of 3.3 or more.
[4] Glass in which the content of SiO 2 is limited to a range of 0 to 20% by mass in a preform base material lot consisting of a plurality of preform base materials for processing into a glass preform for precision press molding A preform base material lot having an average mass of 200 mg or less composed of a spherical preform base material and having a mass tolerance ratio with respect to the mass within ± 0.3%.
[5] SiO 2 -containing glass, glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , composed of a preform base material made of any one of glass of phosphate glass and fluorophosphate glass [4] The preform base material lot described in 1.
[6] The preform matrix lot according to [4] or [5], which is composed of a preform matrix made of glass having a specific gravity of 3.3 or more.
[7] A glass made of a plurality of glass preforms by repeating a step of dropping a predetermined amount of glass droplets from the outlet of the outflow nozzle and forming the obtained glass droplets into a glass preform for precision press molding. In the production method of a glass preform lot for producing a preform lot made of glass, a glass drop made of glass having a SiO 2 content in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass has a mass of 200 mg. The method for producing a glass preform lot, wherein the glass preform lot is produced by molding into a spherical preform having a mass tolerance ratio within ± 0.3% with respect to the mass.
[8] In a method for producing a glass molded product lot, a process of producing a plurality of glass molded product lots by repeating a step of forming a glass droplet of a predetermined mass by dropping a glass droplet having a predetermined mass from an outlet of the outflow nozzle. A glass drop made of glass having a content of SiO 2 in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass is molded into a spherical glass molded body having a mass of 200 mg or less. The method for producing a glass molded body, wherein a glass molded body lot having a ratio within ± 0.3% is produced.
[9] A glass preform for producing a glass preform to be subjected to precision press molding having the same diameter by polishing the entire surface of each glass molded body of the glass molded body lot produced by the method according to [8] Manufacturing method.
[10] A glass preform taken out from the glass preform lot according to any one of [1] to [3], or taken out from a glass preform lot produced by the method according to [7] or [9] A method of manufacturing an optical element in which a glass preform is heated and precision press molding is performed using a press mold.
[11] Precise press molding of a glass preform using a press mold is performed by filling the glass into a sealed space formed with the press mold closed. Manufacturing method.
[12] The method for producing an optical element according to [11], wherein a precision press-molded product having a ridge composed of a free surface is formed.
[13] The method for manufacturing an optical element according to any one of [10] to [12], wherein at least two or more positioning reference surfaces are formed by precision press molding.

本発明によれば、小型光学素子の精密プレス成形による製造に適した軽量かつ質量ばらつきの小さいガラス製プリフォームロットを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass preform lot suitable for manufacture by the precision press molding of a small optical element and a small mass variation can be provided.

さらに本発明によれば、小型光学素子の精密プレス成形による製造に適した軽量かつ質量ばらつきの小さいガラス製プリフォームロットを生産することができる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to produce a glass preform lot that is lightweight and has a small mass variation that is suitable for manufacturing a small optical element by precision press molding.

本発明によれば、小型光学素子の精密プレス成形による製造に適した軽量かつ質量ばらつきの小さいガラス成形体のロット、特に研磨によって精密プレス成形用のガラス製プリフォームに仕上げられる質量バラツキの小さいガラス成形体のロットを生産することができる。さらに前記ガラス成形体を研磨することにより質量バラツキの小さいガラス製プリフォームを量産することができる。   According to the present invention, a glass compact having a light weight and a small mass variation suitable for manufacturing a small optical element by precision press molding, in particular, a glass having a small mass variation that is finished into a glass preform for precision press molding by polishing. A lot of compacts can be produced. Further, by polishing the glass molded body, a glass preform with small mass variation can be mass-produced.

本発明によれば、上記質量バラツキの小さいプリフォームを使用して効率よく、光学素子、特に小型、あるいは小型で型転写面からなる位置決め基準面を有する光学素子を量産することができる。   According to the present invention, an optical element, in particular, an optical element having a positioning reference surface composed of a mold transfer surface, which is small or small, can be mass-produced efficiently by using the preform having the small mass variation.

カメラ付き携帯電話のように撮像装置を内蔵する小型機器に組み込まれる小型光学素子は、前述のように精密プレス成形により一緒に形成される光学機能面と位置決め基準面を備えることが好ましい。このような光学素子を精密プレス成形する際、ガラス製プリフォームの体積を精密に管理しなければならないことは前述のとおりである。   As described above, it is preferable that a small optical element incorporated in a small device incorporating an image pickup device such as a camera-equipped mobile phone includes an optical functional surface and a positioning reference surface formed together by precision press molding. As described above, when such an optical element is precision press-molded, the volume of the glass preform must be precisely controlled.

上記光学素子成形用のプリフォームとしては、質量が200mg以下のものが適している。そして、精密プレス成形で光学素子の光学機能面および位置決め基準面を一緒に形成する際に使用するプリフォームには±0.3%以内の質量公差が求められる。   As the optical element molding preform, one having a mass of 200 mg or less is suitable. A mass tolerance within ± 0.3% is required for the preform used when the optical functional surface and the positioning reference surface of the optical element are formed together by precision press molding.

上記プリフォームの製造には、熔融ガラスを流出して目的質量の熔融ガラス滴を分離する方法が高い生産性が得られるので適している。具体的には、ノズル内を流下した熔融ガラスをノズル流出口から滴下し、得られたガラス滴をプリフォームに形成する方法が適している。ガラス滴の質量は、ノズル流出口に垂下するガラスに作用する下向きの加速度、ノズル下端の外径、熔融ガラスの表面張力などによって決まる。したがって、これらの条件を一定にすれば、一定質量のガラス滴を滴下し続けることが可能になる。   For the production of the preform, a method of flowing out molten glass and separating molten glass droplets of a target mass is suitable because high productivity is obtained. Specifically, a method of dropping the molten glass flowing down through the nozzle from the nozzle outlet and forming the obtained glass droplet on a preform is suitable. The mass of the glass droplet is determined by the downward acceleration acting on the glass hanging from the nozzle outlet, the outer diameter of the lower end of the nozzle, the surface tension of the molten glass, and the like. Therefore, if these conditions are made constant, it becomes possible to continue dropping glass drops having a constant mass.

しかし、目的とするプリフォーム質量に対する質量公差の割合を小さくしようとすると、上記諸条件を一定に維持するだけでは質量のバラツキを抑えることが難しくなる。ノズル流出口からガラス滴が滴下する様子を高速度カメラで撮影すると、まず、垂下する熔融ガラスと流出口から流出しようとする熔融ガラスの間にくびれが生じ、次第にくびれが細く長く延びながらガラスの下端部が下降していく。このくびれが糸状に細く長く延びきったときに糸状部分でガラスがちぎれ、ちぎれた箇所よりも上のガラスは表面張力によってノズル流出口近くまで戻り、ノズル流出口に垂下するガラスとなる。一方、ちぎれた箇所よりも下のガラスは分離したガラス滴に取り込まれる。   However, if it is attempted to reduce the ratio of the mass tolerance to the target preform mass, it is difficult to suppress the mass variation only by maintaining the above-mentioned conditions constant. When a high-speed camera is used to shoot a glass drop dripping from the nozzle outlet, first, a constriction occurs between the molten glass that hangs down and the molten glass that is about to flow out of the outlet, and the constriction gradually narrows and extends longer. The lower end is lowered. When the constriction is thin and long, the glass is torn at the thread-like portion, and the glass above the torn portion returns to the vicinity of the nozzle outlet due to surface tension, and becomes glass that hangs down to the nozzle outlet. On the other hand, the glass below the broken portion is taken into the separated glass droplets.

さらによく観察すると、ガラスの滴下ごとにちぎれる位置が変動していることがわかった。ちぎれる位置が高くなると、糸状部分のうちガラス滴に取り込まれる量が多くなり、ガラス滴の質量が僅かに増加し、ちぎれる位置が低くなると、糸状部分のうちガラス滴に取り込まれる量が少なくなり、ガラス滴の質量が僅かに減少する。この質量変動が質量公差を大きくすることが判明した。   When observed more closely, it was found that the tearing position fluctuated each time the glass was dropped. When the tearing position becomes higher, the amount taken into the glass drop in the thread-like part increases, the mass of the glass drop slightly increases, and when the tearing position becomes lower, the amount taken into the glass drop among the thread-like part decreases, The glass drop mass is slightly reduced. This mass variation has been found to increase mass tolerances.

さらに詳細に分析したところ、糸状部分が長いと、ちぎれる位置が変動しやすく、結果としてガラス滴の質量変動が大きくなりやすいこと、糸状部分が短い状態でちぎれる場合は、ガラス滴の質量変動が小さいことが判った。そして、ガラス流出時の失透を防止する条件下では、糸状部分が長いか短いかはガラスによって決まることも判った。   As a result of further detailed analysis, if the filamentous part is long, the tearing position is likely to fluctuate, and as a result, the mass fluctuation of the glass droplet tends to be large, and if the filamentous part is broken, the mass fluctuation of the glass drop is small. I found out. It was also found that the glass determines whether the filamentous portion is long or short under the condition of preventing devitrification when the glass flows out.

さらに、種々の組成のガラスを用いて検討したところ、糸状部分の長短を決める主要因はガラス中のSiO2の含有量であり、SiO2の量があるレベルよりも多いと糸状部分が長くなり、少ないと糸状部分が短くなることも判明した。即ち、SiO2の量を制限すれば、滴下時の糸状部分の長さを外乱を受けにくい程度に短くすることができ、ガラス滴の質量変動を小さく抑えることができる。 Furthermore, when examined using various glass compositions, the main factor that determines the length of the filamentous part is the content of SiO 2 in the glass. If the amount of SiO 2 exceeds a certain level, the filamentous part becomes longer. It was also found that when the amount is small, the filamentous portion is shortened. That is, if the amount of SiO 2 is limited, the length of the thread-like portion at the time of dropping can be shortened to such an extent that it is not easily disturbed, and the mass fluctuation of the glass droplet can be suppressed to a small value.

先に説明したように、モバイル機器内蔵の小型光学素子等に使用されるプリフォームには、軽量かつ高い質量精度が求められる。小型光学素子をアライメントして撮像光学系を組み立てる際、複数の小型光学素子の光軸を精密に一致させるとともに各素子間の距離、撮像素子との距離が正確に保たれるように各素子を位置決め固定するためのホルダーを使用すると組立て作業が容易になる。上記ホルダーに各素子をはめ込めば位置決め調整をしなくても、正確なアライメントならびに組立てが可能となる。そのためには、光学素子に光学機能面とともに少なくとも2つの位置決め基準面を精密プレス成形で一括して形成することが望まれる。このような精密プレス成形では、プレス成形型で囲まれたキャビティと呼ばれる空間にガラスを過不足なく充填する必要がある。プリフォームの体積が少しでも過剰だと、プレス成形時にガラスがプレス成形型を構成する型部材間のクリアランス部に進入して成形バリとなり、精密プレス成形工程を停止させてしまったり、成形バリが成形品や型成形面を傷つけてしまうおそれがある。逆にプリフォームの体積が少しでも不足すると、ガラスがキャビティ内に充填不足となり、光学機能面や位置決め基準面の転写不足がおき、所要の目的を達成することができない。このような問題は目的とする光学素子が小さいほど、顕著になりやすい。   As described above, a preform used for a small optical element or the like built in a mobile device is required to be lightweight and have high mass accuracy. When assembling an imaging optical system by aligning small optical elements, the optical axes of multiple small optical elements are precisely aligned, and the distance between each element and the distance from the imaging element are accurately maintained. When a holder for positioning and fixing is used, assembly work is facilitated. If each element is fitted in the holder, accurate alignment and assembly can be performed without adjusting positioning. For this purpose, it is desired to form at least two positioning reference surfaces on the optical element together with the optical functional surface by precision press molding. In such precision press molding, it is necessary to fill a space called a cavity surrounded by a press mold without excess or deficiency. If the volume of the preform is too small, the glass will enter the clearance between the mold members that make up the press mold during press molding, forming a molding burr and stopping the precision press molding process. There is a risk of damaging the molded product or the molding surface. Conversely, if the volume of the preform is insufficient, the glass will be insufficiently filled in the cavity, resulting in insufficient transfer of the optical function surface and positioning reference surface, and the desired purpose cannot be achieved. Such a problem is likely to become more prominent as the target optical element is smaller.

そこで、本発明はプリフォーム質量の過不足がないようにするため、平均質量が200mg以下であり、前記質量に対する質量公差が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットを、プリフォームを構成するガラス中のSiO2量を所定の量以下に制限することにより提供する。本発明者は上記知見に基づき、前記平均質量ならびに質量公差に対して適切なSiO2含有量を実験化学的に見出して本発明を完成した。 Therefore, in order to prevent the preform mass from being excessive or insufficient, the present invention constitutes a preform with a glass preform lot having an average mass of 200 mg or less and a mass tolerance with respect to the mass within ± 0.3%. It is provided by limiting the amount of SiO 2 in the glass to be a predetermined amount or less. Based on the above findings, the present inventor completed the present invention by experimentally finding an appropriate SiO 2 content with respect to the average mass and mass tolerance.

すなわち、本発明は、精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォームで構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットである。 That is, the present invention relates to a spherical preform made of glass in which the content of SiO 2 is limited to a range of 0 to 20% by mass in a glass preform lot made of a plurality of glass preforms used for precision press molding. Is a glass preform lot having an average mass of 200 mg or less and a mass tolerance with respect to the mass within ± 0.3%.

ここでプリフォームロットとは、同種のガラスからなり、形状、質量ともに揃った複数個のプリフォームの集合を意味する。例えば、所定の光学素子を量産する場合、必要な個数のプリフォームからなるプリフォームロットを用意し、前記ロットからプリフォームを取り出して、同一形状のプレス成形型を使用して精密プレス成形することにより、同一形状の光学素子を量産することができる。このとき、プレス成形型を複数セット使用してもよいし、一つのプレス成形型セットを使用して次々とプリフォームを精密プレス成形してもよい。プリフォームロットは複数のプリフォームロットにより構成されると考えることもできる。例えば、1000個のプリフォームから構成されるロットについては、100個のプリフォームから構成される10のロットにより構成されると考えることもできるし、10個のプリフォームから構成される100のロットにより構成されると考えることもできる。本発明の好ましい態様においてロットを構成するプリフォームの個数は500個以上、好ましくは1000個以上、より好ましくは2000個以上、さらに好ましくは5000個以上である。個数の上限は、光学素子の必要個数により決めればよい。   Here, the preform lot means a set of a plurality of preforms made of the same kind of glass and having the same shape and mass. For example, when mass-producing a predetermined optical element, prepare a preform lot consisting of a required number of preforms, take out the preform from the lot, and perform precision press molding using a press mold of the same shape Thus, optical elements having the same shape can be mass-produced. At this time, a plurality of sets of press molds may be used, or the preforms may be precision press molded one after another using one press mold set. A preform lot can be considered to be composed of a plurality of preform lots. For example, a lot composed of 1000 preforms can be considered to be composed of 10 lots composed of 100 preforms, or 100 lots composed of 10 preforms. It can be considered that it is constituted by. In a preferred embodiment of the present invention, the number of preforms constituting a lot is 500 or more, preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and further preferably 5000 or more. The upper limit of the number may be determined by the required number of optical elements.

尚、あるプリフォームロットが、プリフォームロットを構成するプリフォームの平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であるかは、500個のプリフォームからなるプリフォームロットにより検証することができる。プリフォームロットが、500個のプリフォームからなる場合、前記平均質量に対する質量公差の割合は、好ましくは±0.29%以内、より好ましくは±0.28%以内である。また、プリフォームロットを構成するプリフォームの数が500個以上であっても、平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であることが好ましく、上記のように、好ましくは1000個以上、より好ましくは2000個以上、さらに好ましくは5000個以上であっても、平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であることが好ましい。   Whether a preform lot has a mass tolerance ratio within ± 0.3% of the average mass of the preforms constituting the preform lot should be verified by a preform lot consisting of 500 preforms. Can do. When the preform lot consists of 500 preforms, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.29%, more preferably within ± 0.28%. Further, even if the number of preforms constituting the preform lot is 500 or more, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.3%, and preferably 1000 pieces as described above. As described above, even when the number is 2000 or more, and more preferably 5000 or more, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.3%.

本発明の好ましい態様は、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する光学素子を精密プレス成形するためのプリフォームからなるガラス製プリフォームロットである。   A preferred embodiment of the present invention is a glass preform lot comprising a preform for precision press molding an optical element having a surface formed by transferring a molding surface of a press mold during precision press molding and a free surface. It is.

本発明のプリフォームによって作られる光学素子は、光学機能面のほかに位置決め基準面を有する。例えば、レンズの位置決め基準面はレンズ同士の間隔を決めるための基準面とレンズの光軸同士を正確に一致させるための基準面とする。これら基準面をホルダーに当接させることにより、各レンズを正確にアライメントすることができる。レンズを例にとると、各レンズ面の周りを取り囲むように鍔状の平坦部を形成し、レンズ2面の2つの鍔状平坦部が互いに平行になるようにする。前記一方の鍔状平坦部を位置決め基準面とし、ホルダーに当接する。他方の鍔状平坦面には前記当接した状態を維持するための圧力を加え、レンズをホルダーに固定する。このようなレンズで2つの鍔状平坦部間の距離(エッジ厚という。)は成形時にレンズが破損することなく、かつホルダーに固定する際にレンズが破損することのない範囲で短く(エッジ厚を薄く)することが望ましい。このようなレンズは、2つの鍔状平坦部間の側面、すなわちエッジと呼ばれる部分を第2の位置決め基準面とする。第2の位置決め基準面はレンズの光軸を合わせるための基準面である。したがって、エッジは精密プレス成形時にプレス成形型成形面を転写した面とする。エッジに転写するプレス成形型部材はスリーブ型あるいは胴型と呼ばれる部材である。小型光学素子を成形するときに使用するスリーブ型は内部の上下型を挿入する細長い貫通孔を備える。この貫通孔内面の一部がエッジに転写される成形面となる。上下型成形面にはガラスの離型性を向上させる離型膜を設けるがスリーブ型の貫通孔内面に均一な厚みの離型膜を設けることは困難であるため、エッジに転写される部分には離型膜は形成されていない。したがって、プレス成形時にガラスがスリーブ型貫通孔内面に融着しないようにするには、エッジの面積をガラスが破損しない範囲で小さくし、ガラスとスリーブ型の接触面積を必要最小限にすればよい。   The optical element made by the preform of the present invention has a positioning reference surface in addition to the optical functional surface. For example, the lens positioning reference surface is a reference surface for determining the distance between the lenses and a reference surface for accurately matching the optical axes of the lenses. By bringing these reference surfaces into contact with the holder, each lens can be accurately aligned. Taking a lens as an example, a bowl-shaped flat portion is formed so as to surround each lens surface, and the two bowl-shaped flat portions of the two lens surfaces are parallel to each other. The one hook-shaped flat portion is used as a positioning reference surface and is in contact with the holder. A pressure for maintaining the abutted state is applied to the other bowl-shaped flat surface to fix the lens to the holder. With such a lens, the distance between the two bowl-shaped flat portions (referred to as edge thickness) is short (edge thickness) without causing damage to the lens during molding and without causing damage to the lens when fixed to the holder. It is desirable to reduce the thickness. In such a lens, a side surface between two bowl-shaped flat portions, that is, a portion called an edge is used as a second positioning reference surface. The second positioning reference surface is a reference surface for aligning the optical axis of the lens. Therefore, the edge is a surface to which a press mold forming surface is transferred during precision press molding. The press mold member transferred to the edge is a member called a sleeve mold or a barrel mold. A sleeve mold used when molding a small optical element has an elongated through hole into which an upper and lower molds are inserted. A part of the inner surface of the through hole becomes a molding surface transferred to the edge. The upper and lower mold surfaces are provided with a release film that improves the mold releasability of the glass, but it is difficult to provide a release film with a uniform thickness on the inner surface of the through hole of the sleeve mold. No release film is formed. Therefore, in order to prevent the glass from fusing to the inner surface of the sleeve mold through-hole during press molding, the edge area should be reduced as long as the glass is not damaged, and the contact area between the glass and the sleeve mold should be minimized. .

このような理由により、エッジ厚は薄くするが、エッジ厚が薄いレンズを精密プレス成形する際、ガラスはレンズ面となる部分から充填され、次第にスリーブ型方向に押し広げられる。このとき、2つの鍔状平坦部を転写成形する上型成形面と下型成形面の間の空間の容積が小さいため、プリフォームを構成するガラスの量が僅かでも過剰だとガラスは前記空間からはみ出して成形バリが生じ、前記ガラスの量が僅かでも少ないと、プレスしてもガラスがスリーブ型に到達せず、位置決め基準面となるエッジが形成されなくなってしまう。   For this reason, the edge thickness is reduced, but when a lens with a thin edge thickness is precision press-molded, the glass is filled from the portion that becomes the lens surface and gradually spreads in the sleeve mold direction. At this time, since the volume of the space between the upper mold forming surface and the lower mold forming surface for transferring and molding the two bowl-shaped flat portions is small, if the amount of the glass constituting the preform is too small, If the amount of the glass is small or small, the glass does not reach the sleeve mold even when pressed, and an edge serving as a positioning reference surface is not formed.

つまり、上記光学素子を成形するためのプリフォームでは200mg以下の質量のうち、過不足が許容されるのは±0.3%以内の範囲である。したがって、本発明では、ロットを構成するプリフォームの平均質量を200mg以下、好ましくは150mg以下、より好ましくは1〜140mgとし、質量公差を±0.3%以内、好ましくは±0.2%以内、より好ましくは±0.11%以内、さらに好ましくは±0.10以内、いっそう好ましくは±0.09以内とする。   That is, in the preform for molding the optical element, over 200 mg or less of the mass is allowed to be within a range of ± 0.3%. Therefore, in the present invention, the average mass of the preforms constituting the lot is 200 mg or less, preferably 150 mg or less, more preferably 1 to 140 mg, and the mass tolerance is within ± 0.3%, preferably within ± 0.2%. More preferably, it is within ± 0.11%, further preferably within ± 0.10, and even more preferably within ± 0.09.

ここで、平均質量とは各プリフォームの質量から算定される相加平均値(Mav)である。また、質量公差とは、ロットを構成するプリフォーム中、質量が最大のプリフォームの質量(Mmaxという。)と質量が最小のプリフォームの質量(Mminという。)から、±(Mmax− Mmin)/2Mavという式により算定される値である。   Here, the average mass is an arithmetic average value (Mav) calculated from the mass of each preform. The mass tolerance is ± (Mmax−Mmin) from the mass of the preform having the largest mass (referred to as Mmax) and the mass of the preform having the smallest mass (referred to as Mmin) in the preforms constituting the lot. This is a value calculated by the formula / 2Mav.

ロットを構成するプリフォームの個数が多い場合は、前記ロットから無作為に所定の数のプリフォームを抽出し、抽出したプリフォームを用いてMav、Mmax、Mminを求めてもよい。   When the number of preforms constituting a lot is large, a predetermined number of preforms may be randomly extracted from the lot, and Mav, Mmax, and Mmin may be obtained using the extracted preforms.

次にプリフォームを構成するガラスについて詳説する。なお、特記しない限りガラス成分の含有量は質量%表示とする。   Next, the glass constituting the preform will be described in detail. Unless otherwise specified, the glass component content is expressed in mass%.

前述のように、本発明者らの実験により、熔融ガラスの糸状部分の長さはガラス中のSiO2量により定まること判明した。SiO2の含有量が20%を超えると糸状部分が長くなり、どこで分離がおきるか外部環境の影響を受けやすくなる。それに対し、SiO2の含有量を0〜20%の範囲に制限することにより、外部環境により分離箇所の変動がおきにくくなり、質量公差の小さい軽量のプリフォームからなるロットを得ることができる。SiO2の量の好ましい範囲は0〜17%、より好ましい範囲は0〜15%、さらに好ましい範囲は0〜12%、より一層好ましい範囲は0〜10%、なお一層好ましい範囲は0〜9%である。 As described above, the inventors' experiments have revealed that the length of the filamentous portion of the molten glass is determined by the amount of SiO 2 in the glass. When the content of SiO 2 exceeds 20%, the thread-like portion becomes long, and the separation is likely to be influenced by the external environment. On the other hand, by limiting the content of SiO 2 to the range of 0 to 20%, it is difficult for the separation location to vary due to the external environment, and a lot made of a lightweight preform with a small mass tolerance can be obtained. A preferred range for the amount of SiO 2 is 0 to 17%, a more preferred range is 0 to 15%, a further preferred range is 0 to 12%, a still more preferred range is 0 to 10%, a still more preferred range is 0 to 9%. It is.

本発明におけるガラスとしては、SiO2含有ガラス、B23およびLa23含有ガラス、リン酸ガラス、フツリン酸ガラスなどを例示することができる。
SiO2含有ガラスとしては、SiO2 1〜20%、B23 0〜65%、Li2O 0〜12%、Na2O 0〜12%、K2O 0〜12%、MgO 0〜30%、CaO 0〜30%、SrO 0〜30%、BaO 0〜30%、ZnO 0〜40%、La23 0〜50%、Gd23 0〜40%、Y23 0〜20%、ZrO2 0〜15%、TiO2 0〜20%、Ta25 0〜30%、WO3 0〜20%、Nb25 0〜30%を含むガラスを例示することができる。
このガラスにおいて精密プレス成形により適するものは、Li2OとZnOの合計含有量が1%以上のガラスであり、ガラス転移温度が610℃以下のガラスが好ましい。
Examples of the glass in the present invention include SiO 2 -containing glass, B 2 O 3 and La 2 O 3 -containing glass, phosphate glass, and fluorophosphate glass.
The SiO 2 containing glass, SiO 2 1~20%, B 2 O 3 0~65%, Li 2 O 0~12%, Na 2 O 0~12%, K 2 O 0~12%, MgO 0~ 30%, CaO 0-30%, SrO 0-30%, BaO 0-30%, ZnO 0-40%, La 2 O 3 0-50%, Gd 2 O 3 0-40%, Y 2 O 3 0 ~20%, ZrO 2 0~15%, TiO 2 0~20%, Ta 2 O 5 0~30%, WO 3 0~20%, can be exemplified glass containing Nb 2 O 5 0~30% it can.
Among these glasses, those suitable for precision press molding are glasses having a total content of Li 2 O and ZnO of 1% or more, and glass having a glass transition temperature of 610 ° C. or less is preferable.

23およびLa23を含有するガラスとしては、SiO2 0〜20%、B23 1〜65%、Li2O 0〜12%、Na2O 0〜12%、K2O 0〜12%、MgO 0〜30%、CaO 0〜30%、SrO 0〜30%、BaO 0〜30%、ZnO 0〜40%、La23 1〜50%、Gd23 0〜40%、Y23 0〜20%、ZrO2 0〜15%、TiO2 0〜40%、Ta25 0〜30%、WO3 0〜20%、Nb25 0〜45%、Bi23 0〜45%を含むガラスを例示することができる。
このガラスにおいて精密プレス成形により適するものは、Li2OとZnOの合計含有量が1%以上のガラスであり、ガラス転移温度が630℃以下のガラスが好ましい。
As glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , SiO 2 0-20%, B 2 O 3 1-65%, Li 2 O 0-12%, Na 2 O 0-12%, K 2 O 0-12%, MgO 0-30%, CaO 0-30%, SrO 0-30%, BaO 0-30%, ZnO 0-40%, La 2 O 3 1-50%, Gd 2 O 3 0 ~40%, Y 2 O 3 0~20 %, ZrO 2 0~15%, TiO 2 0~40%, Ta 2 O 5 0~30%, WO 3 0~20%, Nb 2 O 5 0~45 %, Bi 2 O 3 0-45% glass can be exemplified.
Among these glasses, those suitable for precision press molding are glasses having a total content of Li 2 O and ZnO of 1% or more, and glass having a glass transition temperature of 630 ° C. or less is preferable.

リン酸ガラスとしては、P25 1〜50%、SiO2 0〜20%、B23 0〜35%、Li2O 0〜12%、Na2O 0〜12%、K2O 0〜12%、MgO 0〜30%、CaO 0〜30%、SrO 0〜30%、BaO 0〜30%、ZnO 0〜40%、La23 0〜20%、Gd23 0〜20%、Y23 0〜20%、ZrO2 0〜15%、TiO2 0〜30%、Ta25 0〜20%、WO3 0〜20%、Nb25 0〜45%、Bi23 0〜45%を含むガラスを例示することができる。
このガラスにおいて、Li2Oの量が0.1%以上であることがガラス転移温度を低下させ、プレス成形時の温度を低下させる上から好ましい。
Examples of the phosphoric acid glass, P 2 O 5 1~50%, SiO 2 0~20%, B 2 O 3 0~35%, Li 2 O 0~12%, Na 2 O 0~12%, K 2 O 0~12%, 0~30% MgO, CaO 0~30%, SrO 0~30%, BaO 0~30%, 0~40% ZnO, La 2 O 3 0~20%, Gd 2 O 3 0~ 20%, Y 2 O 3 0-20%, ZrO 2 0-15%, TiO 2 0-30%, Ta 2 O 5 0-20%, WO 3 0-20%, Nb 2 O 5 0-45% , Bi 2 O 3 0-45% glass can be exemplified.
In this glass, the amount of Li 2 O is preferably 0.1% or more from the viewpoint of lowering the glass transition temperature and lowering the temperature during press molding.

フツリン酸ガラスとしては、カチオン%表示にて、P5+ 5〜50%、Al3+ 0.1〜30%、Mg2+ 0〜20%、Ca2+ 0〜25%、Sr2+ 0〜30%、Ba2+ 0〜30%、Li+ 0〜30%、Na+ 0〜10%、K+ 0〜10%、Y3+ 0〜10%、La3+ 0〜5%、Gd3+ 0〜5%を含有し、F-とO2-の合計量に対するF-の含有量、すなわちモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.95であるガラスを例示することができる。このフツリン酸ガラスは低分散特性の実現に好適である。 As fluorophosphate glass, P 5+ 5-50%, Al 3+ 0.1-30%, Mg 2+ 0-20%, Ca 2+ 0-25%, Sr 2+ 0 in terms of cation%. -30%, Ba2 + 0-30%, Li + 0-30%, Na + 0-10%, K + 0-10%, Y3 + 0-10%, La3 + 0-5%, Gd 3+ containing 0 to 5%, F - and O 2-F to the total amount of - content, i.e. the molar ratio F - / - glass (F + O 2-) is 0.25 to 0.95 Can be illustrated. This fluorophosphate glass is suitable for realizing low dispersion characteristics.

また、別のフツリン酸ガラスとしては銅含有フツリン酸ガラスを例示することができる。このガラスは近赤外線吸収機能を有し、CCDやCMOSなどの半導体撮像素子の色感度補正機能を有する光学素子の材料となる。同様の機能を有するガラスとしては銅含有リン酸ガラスを例示することができるが、耐候性の面から銅含有フツリン酸ガラスは銅含有リン酸ガラスよりも優れている。近赤外線吸収機能を有する半導体撮像素子の色感度補正用素子を構成する銅含有ガラスは、熔融温度が高すぎるとガラス中のCu2+が還元されてCu+になるため、色感度補正機能が低下する。SiO2の量が増加すると熔融温度が高くなるため、銅含有ガラスではSiO2を含まないことがより好ましい。 Moreover, copper-containing fluorophosphate glass can be illustrated as another fluorophosphate glass. This glass has a near-infrared absorption function, and becomes a material of an optical element having a color sensitivity correction function of a semiconductor imaging element such as a CCD or a CMOS. Although the copper-containing phosphate glass can be exemplified as the glass having the same function, the copper-containing fluorophosphate glass is superior to the copper-containing phosphate glass in terms of weather resistance. Copper-containing glass constituting the color sensitivity correction element of the semiconductor imaging device having a near infrared absorbing function, since the melting temperature is too high Cu 2+ in the glass is being reduced Cu +, the color sensitivity correction function descend. Since the melting temperature increases as the amount of SiO 2 increases, it is more preferable that the copper-containing glass does not contain SiO 2 .

上記各ガラスともSiO2の量は0〜20%であり、SiO2の含有量の好ましい範囲は上記のとおりである。なお、リン酸ガラス、フツリン酸ガラスはSiO2を含まないことがより好ましい。
なお、SiO2の量が同程度であれば比重の大きいガラスのほうが、糸状部分が長くならずに熔融ガラスの分離がおきるため、プリフォームを構成するガラスの比重を3.3以上とすることが好ましく、3.4以上とすることがより好ましい
In each glass, the amount of SiO 2 is 0 to 20%, and the preferable range of the content of SiO 2 is as described above. The glass phosphate, fluorophosphate glass is more preferably free of SiO 2.
If the amount of SiO 2 is about the same, glass with a higher specific gravity will separate the molten glass without lengthening the filamentous portion, so the specific gravity of the glass constituting the preform should be 3.3 or higher. Is preferably 3.4 or more.

23およびLa23含有ガラス、リン酸ガラスの場合、比重を大きくするという観点からLa23、Gd23、Y23、Yb23、Nb25、Ta25、WO3、TiO2およびBi23の合計量を20%以上にすることが好ましく、25%以上にすることがより好ましく、30%以上にすることがさらに好ましい。 In the case of glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 and phosphate glass, La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , from the viewpoint of increasing specific gravity, The total amount of Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO 2 and Bi 2 O 3 is preferably 20% or more, more preferably 25% or more, and further preferably 30% or more.

ロットを構成する各プリフォームの形状は球である。小型光学素子を精密プレス成形する際、球状のプリフォームを使用すると下型成形面が凹形状であれば、成形面の中心にプリフォームを安定して配置することができる。なお、SiO2の量が20%以下に制限されているガラスは、ガラス滴の状態で表面張力により球になろうとする傾向が強く、真球に近い形状にプリフォームを成形しやすいという特長も有する。 The shape of each preform constituting the lot is a sphere. When a small optical element is precision press-molded, if a spherical preform is used, if the lower mold molding surface is concave, the preform can be stably disposed at the center of the molding surface. In addition, the glass in which the amount of SiO 2 is limited to 20% or less has a strong tendency to become a sphere due to surface tension in the state of glass droplets, and has the feature that it is easy to form a preform in a shape close to a true sphere Have.

ここまでは、プリフォームロットについて説明したが、以下、精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のプリフォーム母材からなるプリフォーム母材ロットについて説明する。   Up to this point, the preform lot has been described. Hereinafter, a preform base material lot composed of a plurality of preform base materials for processing into a glass preform used for precision press molding will be described.

本発明のプリフォーム母材ロットは、精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のプリフォーム母材からなるプリフォーム母材ロットにおいて、SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォーム母材で構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のプリフォーム母材ロットである。 Preform preform lot of the present invention, the preform preform lot comprising a plurality of preform preform for processing into glass preform to be subjected to precision press molding, the content of SiO 2 0 to 20 wt% A preform base material lot having an average mass composed of a spherical preform base material made of glass limited to the range of 200 mg or less and a mass tolerance ratio with respect to the mass within ± 0.3%.

プリフォーム母材ロットは複数のプリフォーム母材の集合である。ロットの概念は上記プリフォームロットにおけるロットの概念と同じである。プリフォーム母材は、その表面を機械加工(例えば、研磨)することによりプリフォームとすることができる。その際、本発明のプリフォーム母材ロットを用い、各プリフォーム母材とも機械加工によるガラスの除去量を等しくすれば、等質量のプリフォームからなるロット、すなわち、本発明のプリフォームロットを得ることができる。   The preform base material lot is a set of a plurality of preform base materials. The concept of the lot is the same as the concept of the lot in the preform lot. The preform base material can be formed into a preform by machining (for example, polishing) the surface thereof. At that time, if the preform base material lot of the present invention is used and the amount of glass removed by machining is equalized for each preform base material, a lot consisting of preforms of equal mass, that is, the preform lot of the present invention, Obtainable.

プリフォーム母材は、前述のプリフォームと同様にガラス滴の滴下により生産されるが、プリフォーム母材を成形するときのガラス滴の滴下においても上述した現象がおき、糸状部分が長くなって母材の質量変動が大きくなるかどうかはガラス中のSiO2の量による。プリフォーム母材とプリフォームは、加工によりプリフォームに仕上げられるかどうかという点を除けば、製法、好ましいガラス組成、比重、ロットを構成する母材の個数(ロットを構成するプリフォームの個数)、平均質量および平均質量に対する質量公差の割合の好ましい範囲もすべて共通する。 The preform base material is produced by dropping glass drops as in the above-described preform. However, the phenomenon described above also occurs in dropping glass drops when forming the preform base material, and the thread-like portion becomes longer. Whether or not the mass fluctuation of the base material becomes large depends on the amount of SiO 2 in the glass. Except for whether preform preforms and preforms are finished into preforms by processing, manufacturing method, preferred glass composition, specific gravity, number of preforms constituting lot (number of preforms constituting lot) The preferred ranges of the average mass and the ratio of the mass tolerance to the average mass are also common.

次にガラス製プリフォームロットの生産方法(ガラス製プリフォームの量産方法)について説明する。
本発明のガラス製プリフォームロットの生産方法は、所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、ガラス製プリフォームロットの生産方法において、
SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のプリフォームに成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットを生産する、前記ガラス製プリフォームロットの生産方法である。
Next, a production method for glass preform lots (a mass production method for glass preforms) will be described.
The method for producing a glass preform lot according to the present invention includes a step of dropping a glass drop of a predetermined mass from the outlet of the outflow nozzle and molding the obtained glass drop into a glass preform for precision press molding. In the production method of a glass preform lot, producing a glass preform lot consisting of a plurality of glass preforms,
A glass drop made of glass having a content of SiO 2 in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass is formed into a spherical preform having a mass of 200 mg or less, and the ratio of mass tolerance to the mass Is a method for producing a glass preform lot, wherein the glass preform lot is produced within a range of ± 0.3%.

まず、ガラス原料を加熱、熔融し、清澄、均質化して得られた熔融ガラスを、熔融ガラスを蓄積する容器からパイプ中を流してパイプ下端のノズルへと導く。熔融ガラスはノズル下端のガラス流出口から流出するが、単位時間あたりのガラス流出量が一定になるようにパイプおよびノズルの温度を制御する。   First, a molten glass obtained by heating, melting, clarifying and homogenizing a glass raw material is introduced into a pipe at the lower end of the pipe by flowing through the pipe from a container for storing the molten glass. Although the molten glass flows out from the glass outlet at the lower end of the nozzle, the temperature of the pipe and the nozzle is controlled so that the amount of glass flowing out per unit time becomes constant.

ガラス流出口から流出した熔融ガラスは表面張力によりノズル下端に垂下する。ノズル下端に熔融ガラスが留まろうとする力よりも垂下するガラスに働く下向きの力が強くなったときにノズル下端から熔融ガラスが滴下する。ここで、単位時間あたりのガラス流出量を一定にしているので、熔融ガラスの滴下は一定の周期でおきる。熔融ガラス滴の質量は、質量で表した単位時間あたりのガラス流出量に前記周期を乗じたものとなる。   The molten glass that has flowed out of the glass outlet port hangs down to the lower end of the nozzle due to surface tension. When the downward force acting on the glass that hangs down becomes stronger than the force at which the molten glass stays at the lower end of the nozzle, the molten glass drops from the lower end of the nozzle. Here, since the glass outflow amount per unit time is made constant, dripping of the molten glass occurs at a constant cycle. The mass of the molten glass droplet is obtained by multiplying the glass outflow amount per unit time expressed by mass by the period.

ノズル下方に凹部を有する成形型を搬入し、凹部外縁面で滴下するガラス滴を受けて凹部内に転がす又は滑らせて導入し、凹部底部に設けたガス噴出口から上向きに噴出するガスにより凹部内でガラス滴を上下動させながら球状のプリフォームに成形する。プリフォームの量産は複数の成形型を用意して成形型を次々とノズル下方に搬入してはガラス滴を受け、ガラス滴を受けた成形型をノズルから搬出して、空の成形型をノズル下方に搬入してガラス滴の滴下に備える。ガラス滴を載せた成形型を移動しながら凹部内でプリフォームに成形し、プリフォームが変形しない温度域にまで冷却した後、成形型からプリフォームを取り出し、空の成形型として再びノズル下方に搬入する。このような工程を複数の成形型毎に次々と行うことによりプリフォームを量産する。ここで得られるプリフォーム量産品はプリフォームロットに相当する。   A mold having a recess is carried under the nozzle, receives a glass drop dripping on the outer peripheral surface of the recess, is introduced into the recess by rolling or sliding, and the recess is formed by a gas jetted upward from a gas outlet provided at the bottom of the recess. The glass drops are moved up and down to form a spherical preform. For mass production of preforms, a plurality of molds are prepared, and the molds are successively carried under the nozzle to receive glass droplets. The molds that have received the glass droplets are unloaded from the nozzles and empty molds are used as nozzles. Carry it down to prepare for dropping glass drops. The preform with the glass droplets is moved to form a preform in the recess and cooled to a temperature range where the preform does not deform. Then, the preform is taken out from the mold and is again placed below the nozzle as an empty mold. Carry in. Preforms are mass-produced by performing such steps one after another for each of a plurality of molds. The preform mass-produced product obtained here corresponds to a preform lot.

次にガラス成形体ロットの生産方法(ガラス成形体の量産方法)について説明する。ガラス成形体の一例として前記プリフォームやプリフォーム母材を例示することができる。   Next, a production method of a glass molded product lot (a mass production method of a glass molded product) will be described. Examples of the glass molded body include the preform and preform preform.

本発明のガラス成形体ロットの生産方法は、所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体ロットを生産する、ガラス成形体ロットの生産方法において、
SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のガラス成形体に成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス成形体ロットを生産する、前記ガラス成形体の生産方法である。
The method for producing a glass molded product lot according to the present invention produces a plurality of glass molded product lots by repeating a step of dropping a glass drop of a predetermined mass from the outlet of the outflow nozzle and molding the obtained glass droplet, In the production method of glass molded body lots,
A glass drop made of glass having a content of SiO 2 in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass is molded into a spherical glass molded body having a mass of 200 mg or less. It is the said glass molded object production method which produces the glass molded object lot within a ratio of +/- 0.3%.

ガラス成形体がプリフォームである場合は、前述のプリフォームの生産方法と同じである。ガラス成形体がプリフォーム母材である場合は、本発明によりプリフォーム母材ロットを作製することができる。その場合、前記ガラス成形体の全表面を研磨して同一直径の精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを製造することができ、プリフォーム母材ロットについてこの研磨加工をすることで、ガラス製プリフォームロットを生産することができる。   When the glass molded body is a preform, it is the same as the above-described preform production method. When the glass molded body is a preform base material, a preform base material lot can be produced according to the present invention. In that case, it is possible to manufacture a glass preform to be used for precision press molding of the same diameter by polishing the entire surface of the glass molded body. By performing this polishing process on the preform base material lot, a glass preform is obtained. Remodeling lots can be produced.

ガラス成形体を構成するガラスの組成、比重、その他性質は前述のプリフォームと同様である。
なお、プリフォーム表面に傷、汚れなどの欠陥があると光学素子の欠陥の原因となるから、プリフォーム母材の研磨ではプリフォーム表面に傷が残らないよう滑らか表面に仕上げることが適当である。また、研磨終了後には研磨剤が残らないようにプリフォームを洗浄して清浄な表面にする。
The composition, specific gravity, and other properties of the glass constituting the glass molded body are the same as those of the aforementioned preform.
In addition, if there are defects such as scratches and dirt on the preform surface, it may cause defects in the optical element, so it is appropriate to finish the preform surface to a smooth surface so that scratches do not remain on the preform surface. . Further, after the polishing is completed, the preform is washed to make a clean surface so that no abrasive remains.

次に、光学素子の製造方法について説明する。
本発明の光学素子の製造方法は、前記各ガラス製プリフォームロットから取り出したガラス製プリフォーム、または前記各方法により作製したガラス製プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法である。
Next, a method for manufacturing an optical element will be described.
The method for producing an optical element of the present invention comprises heating a glass preform taken out from each glass preform lot or a glass preform prepared by each of the above methods, and precision press molding using a press mold. This is a method for manufacturing an optical element.

前記取り出されるプリフォームは、すべて目的とする質量に精密に一致する質量を有する球状プリフォームなので、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する小型光学素子を安定して製造することができる。   The preforms to be taken out are all spherical preforms having a mass that precisely matches the target mass, and therefore have a surface composed of a surface formed by transferring a molding surface of a press mold during precision press molding and a free surface. A small optical element can be manufactured stably.

精密プレス成形は、上型、下型、スリーブ型を含むプレス成形型を用いて、加熱してプリフォームをプレス成形し、プレス成形型の成形面の形状を正確にガラスに転写成形する方法である。プレス成形型の型材の加工および型材の材質、上型、下型の成形面に形成する離型膜、離型膜の形成法、精密プレス成形を行う雰囲気の種類などは公知の技術を適用すればよい。   Precision press molding is a method that uses a press mold including an upper mold, a lower mold, and a sleeve mold, presses the preform by heating, and accurately transfers the shape of the molding surface of the press mold to glass. is there. For the processing of the mold material of the press mold and the material of the mold material, the mold release film formed on the molding surface of the upper mold and the lower mold, the method of forming the mold release film, the type of atmosphere for performing the precision press molding, etc., apply known techniques. That's fine.

例えば、上型、下型、スリーブ型を備えたプレス成形型を使用し、上型、下型、スリーブ型の各成形面をガラスに転写するとともに、上型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜および/または下型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜を自由表面にする精密プレス成形を行って、同一形状の光学素子を量産する。   For example, a surface formed by using a press mold having an upper mold, a lower mold, and a sleeve mold, transferring each molding surface of the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold to glass and transferring the upper mold molding surface. And the ridge formed by the surface formed by transferring the sleeve molding surface and / or the ridge formed by the surface formed by transferring the lower mold surface and the surface formed by transferring the sleeve molding surface to the free surface Press molding to mass produce optical elements with the same shape.

精密プレス成形法の一例としては、球状プリフォームをスリーブ型の貫通孔内に挿入した凹面形状の下型成形面の中心に配置し、下型成形面に成形面が対向するように上型をスリーブ型の貫通孔内に挿入する。この状態でプリフォームとプレス成形型を一緒に加熱して、プリフォームを構成するガラスの温度が、106dPa・sの粘度を示す温度にまで上昇したときに、上型と下型でプリフォームを加圧する。加圧されたプリフォームは上型、下型、スリーブ型により囲まれた空間(キャビティという。)内に押し広げられる。このようにして、ガラス製プリフォームをキャビティ内でプレスして、プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間であるキャビティ内にガラスを充填する。 As an example of the precision press molding method, a spherical preform is placed in the center of the concave lower mold surface inserted into the through hole of the sleeve mold, and the upper mold is placed so that the molding surface faces the lower mold surface. Insert into the sleeve-type through hole. In this state, when the preform and the press mold are heated together and the temperature of the glass constituting the preform rises to a temperature showing a viscosity of 10 6 dPa · s, the upper mold and the lower mold are pressed. Pressurize the reform. The pressurized preform is spread out in a space (called a cavity) surrounded by the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold. In this manner, the glass preform is pressed in the cavity, and the glass is filled into the cavity which is a sealed space formed in a state where the press mold is closed.

型閉め状態での上型、下型、スリーブ型の各成形面の相対位置、面法線のなす角度を精密に形成しておく。このようなプレス成形型を使用して上記成形を行えば、光学機能面と位置決め基準面を互いに高精度の位置関係、角度で形成することができる。   The relative positions of the molding surfaces of the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold in the mold closed state, and the angle formed by the surface normal are precisely formed. If the above molding is performed using such a press mold, the optical function surface and the positioning reference surface can be formed with a highly accurate positional relationship and angle.

図3に示すレンズの成形を例にすると、上型成形面の中央部をレンズの光学機能面であるレンズ面を転写成形する面とし、周辺部を鍔状平坦部を転写成形する輪帯状の平面とする。下型成形面についても同様に中央部をレンズ面を転写成形する面、周辺部を鍔状平坦部を転写成形する輪帯上の平面とする。プレス成形終了まで上下型の向きを互いに対向するように、かつ上下型の中心軸が一致するように正確に維持する。   In the case of the molding of the lens shown in FIG. 3, for example, the central portion of the upper mold molding surface is a lens surface that is an optical functional surface of the lens, and the peripheral portion is a ring-shaped shape that is transfer-molded with a bowl-shaped flat portion. A plane. Similarly, for the lower mold forming surface, the center portion is a surface on which the lens surface is transfer-molded, and the peripheral portion is the plane on the annular zone on which the bowl-shaped flat portion is transfer-molded. Until the press molding is completed, the upper and lower molds are accurately maintained so that the directions of the upper and lower molds face each other and the central axes of the upper and lower molds coincide with each other.

プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間内にガラスを充填することにより、スリーブ型貫通孔の内面がガラスに転写される。スリーブ型貫通孔の中心軸と前記貫通孔内面の角度を精密に形成しておき、プレス成形終了まで前記貫通孔の中心軸と上下型中心軸とが精密に一致するよう維持することにより、図3に示すレンズのように、2つのレンズ面10および11、2つの鍔状平坦部7a、7b、スリーブ型の内面が転写成形されるレンズのエッジ6の相対位置、互いの面のなす角度を正確に形成することができる。そして、2つの鍔状平坦部のうちの一方とエッジを位置決め基準面として、鍔状平坦部のうちの一方をレンズ間の距離を正確に位置決めする基準面として使用し、エッジをレンズ間の光軸を正確に一致させるための基準面として使用することができる。   By filling glass in a sealed space formed with the press mold closed, the inner surface of the sleeve mold through-hole is transferred to the glass. By accurately forming the angle between the central axis of the sleeve-type through hole and the inner surface of the through-hole, and maintaining the central axis of the through-hole and the upper and lower mold center axes precisely until the end of press molding, 3, the two lens surfaces 10 and 11, the two flange-shaped flat portions 7 a and 7 b, the relative position of the edge 6 of the lens on which the inner surface of the sleeve mold is transferred, and the angle formed by the surfaces of each other. It can be formed accurately. Then, one of the two hook-shaped flat portions and the edge are used as a positioning reference surface, and one of the hook-shaped flat portions is used as a reference surface for accurately positioning the distance between the lenses, and the edge is used as the light between the lenses. It can be used as a reference plane for precisely matching the axes.

そして、スリーブ型貫通孔の内面とガラスの融着を防止するため、レンズが破損しない範囲でエッジ厚を薄くしても、目的とするレンズの質量に対して各プリフォームの質量が正確に定められているので、スリーブ型貫通孔の内面が転写されて位置決め基準面として機能するエッジを成形することができるし、成形バリが発生して光学素子の量産工程を停止させてしまうこともない。   In order to prevent the inner surface of the sleeve-type through-hole from being fused to the glass, the mass of each preform is accurately determined relative to the mass of the target lens even if the edge thickness is reduced within a range where the lens is not damaged. Therefore, the inner surface of the sleeve-type through-hole can be transferred to form an edge that functions as a positioning reference surface, and a molding burr does not occur and the optical element mass production process is not stopped.

なお、エッジ6と鍔状平坦部7a、7bの交わる稜9a、9bを自由表面で形成することが望ましい。エッジと鍔状平坦部が形成されていれば、位置決め機能に支障をきたすおそれはなく、しかも稜が鋭利になっているとホルダーにはめ込む際に稜が欠けたり、稜がホルダーを削ってしまい、発塵の原因になる。塵が撮像素子の受光面に付着すると画質が大幅に低下してしまうため、このようなトラブルを防止する上から、自由表面からなる稜を有する精密プレス成形品を成形することが望ましい。   In addition, it is desirable to form ridges 9a and 9b where the edge 6 and the bowl-shaped flat portions 7a and 7b intersect with each other on the free surface. If the edge and bowl-shaped flat part are formed, there is no risk of hindering the positioning function. It may cause dust generation. When dust adheres to the light-receiving surface of the image sensor, the image quality is greatly reduced. Therefore, in order to prevent such trouble, it is desirable to mold a precision press-molded product having a ridge composed of a free surface.

光学素子には、少なくとも2面以上、具体的には2面あるいは3面の位置決め基準面を精密プレス成形によって形成することが望ましい。前記2面あるいは3面の位置決め基準面は互いに非平行に形成されることが好ましい。このように互いに非平行な2つの基準面を用いて光学素子を位置決めすれば、光学系における光学素子の位置決めと、向きを精度よく決めることができる。レンズのように回転対称性を有する光学素子は2つの基準面があればよい。プリズムのような回転対称性のない光学素子の場合には、3つの位置決め基準面を形成し、光学系における位置決めとその位置における向きを精度よく決める。
このようにして作製した光学素子には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。
In the optical element, it is desirable to form at least two or more surfaces, specifically, two or three positioning reference surfaces by precision press molding. The two or three positioning reference surfaces are preferably formed non-parallel to each other. If the optical element is positioned using two reference planes that are not parallel to each other in this way, the positioning and orientation of the optical element in the optical system can be determined with high accuracy. An optical element having rotational symmetry like a lens only needs to have two reference surfaces. In the case of an optical element having no rotational symmetry such as a prism, three positioning reference planes are formed to accurately determine the positioning in the optical system and the orientation at that position.
An optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the thus produced optical element as necessary.

実施例について説明する。
(実施例1)
まず、表1に示すSiO2の量が20質量%以下の光学ガラスA、Bが得られるようにガラス原料を秤量、調合して十分撹拌し、熔融容器内に導入して、加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを用意した。熔融ガラスを図1に示す装置を用いて熔融ガラス滴からガラスプリフォームを生産した。
Examples will be described.
Example 1
First, glass raw materials are weighed and prepared so as to obtain optical glasses A and B having an SiO 2 amount of 20% by mass or less shown in Table 1, and sufficiently stirred, introduced into a melting vessel, heated and melted. Clarified and stirred to prepare a homogeneous molten glass. A glass preform was produced from molten glass droplets using the apparatus shown in FIG.

熔融容器底部に接続したパイプ1を開いて一定流量で熔融ガラスをパイプ下端に取り付けたノズル2から流出する。ノズルおよびパイプ、そして熔融容器はそれぞれ、ガラスが失透せず、所望の流出量が得られる粘度になるよう、温度制御されている。
パイプ1の下端およびノズル2の外周には図1に示すようにガス流路形成用カバー3が設けられ、ガス流路形成用カバーとパイプおよびノズルの間の空間にガスを流すためのガス流路4を設けている。そして、ガス流路形成用カバー下端には開口部3−1を設け、前記開口部からノズル先端を突出させている。ノズル、ガス流路形成用カバー、ガス流路形成用カバー開口部はそれぞれノズルの中心軸の周りに対称に配することが好ましい。また、ガス流路形成用カバー開口部から排出されるガスも上記中心軸の周りに均等に流すことが望ましい。
The pipe 1 connected to the bottom of the melting vessel is opened, and the molten glass flows out from the nozzle 2 attached to the lower end of the pipe at a constant flow rate. The nozzle, the pipe, and the melting vessel are each temperature controlled so that the glass does not devitrify and has a viscosity that provides a desired flow rate.
As shown in FIG. 1, a gas flow path forming cover 3 is provided at the lower end of the pipe 1 and the outer periphery of the nozzle 2, and a gas flow for flowing gas into the space between the gas flow path forming cover and the pipe and nozzle. A path 4 is provided. And the opening part 3-1 is provided in the lower end of the cover for gas flow path formation, and the nozzle front-end | tip protrudes from the said opening part. The nozzle, the gas flow path forming cover, and the gas flow path forming cover opening are preferably arranged symmetrically around the central axis of the nozzle. In addition, it is desirable that the gas discharged from the gas channel forming cover opening also flow evenly around the central axis.

本実施例では、ノズル下端に垂下する熔融ガラスが一定周期で落下するように、パイプの内径、ノズルの内外径、パイプとノズルの温度を調整して、ガラスの流出量を制御している。ガラス流出口から流出する熔融ガラスはノズル下端に垂下するが、垂下した熔融ガラスには、ガス流路形成用カバー開口部から下向きに一定の流量で連続して噴出すガスが噴きかかり、下向きの風圧が加わる。
ノズルの外周を囲むように図示しない高周波誘導コイルを配置し、高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する。
熔融ガラスの落下は熔融ガラスがノズル下端に留まろうとする力よりも垂下する熔融ガラスに働く重力が大きくなったときにおきる。しかし、この方法では、ノズル下端に留まろうとする力で決まる質量のガラス滴しか得られず、より軽量のガラス滴を滴下することができない。
しかし、本実施例によれば垂下する熔融ガラスはガスによる風圧により下向きの力を受けるから、その分、より軽量のガラス滴を得ることができる。そして、ガス流量が一定になるようにマスフローコントローラなどによりガスの流量制御を行えば、ガラス滴の質量を安定化することができる。
In this embodiment, the outflow amount of the glass is controlled by adjusting the inner diameter of the pipe, the inner and outer diameters of the nozzle, and the temperature of the pipe and the nozzle so that the molten glass hanging from the lower end of the nozzle falls at a constant cycle. The molten glass flowing out from the glass outlet hangs down to the lower end of the nozzle, but the gas that continuously spouts downward from the gas channel forming cover opening at a constant flow rate is sprayed on the molten glass. Wind pressure is applied.
A high-frequency induction coil (not shown) is disposed so as to surround the outer periphery of the nozzle, and a high-frequency current is passed to heat the nozzle with high-frequency induction.
The fall of the molten glass occurs when the gravity acting on the molten glass droops more than the force at which the molten glass stays at the lower end of the nozzle. However, with this method, only glass droplets having a mass determined by the force of staying at the lower end of the nozzle can be obtained, and lighter glass droplets cannot be dropped.
However, according to the present embodiment, the molten glass drooping receives a downward force due to the wind pressure caused by the gas, and accordingly, a lighter glass drop can be obtained. Then, if the gas flow rate is controlled by a mass flow controller or the like so that the gas flow rate becomes constant, the mass of the glass droplet can be stabilized.

熔融ガラス滴は、ノズル下方で待機する成形型5で受ける。成形型5の垂直断面を図2に示す。成形型のガラス滴受け面5−1で滴下するガラス滴を受ける。ガラス滴受け面5−1は同じく成形型上面に設けられた凹部5−2の方向に傾斜しているので、ガラス滴は受け面5−1から凹部5−2へとすべり込む、あるいは転がり込む。   The molten glass droplet is received by the molding die 5 waiting under the nozzle. A vertical cross section of the mold 5 is shown in FIG. A glass drop dripped is received at the glass drop receiving surface 5-1 of the mold. Since the glass droplet receiving surface 5-1 is also inclined in the direction of the concave portion 5-2 provided on the upper surface of the mold, the glass droplet slides or rolls from the receiving surface 5-1 into the concave portion 5-2.

凹部5−2の断面は図2に示すように下から上に向けてラッパ状に広がる形状を有し、凹部底部には上向きにガスを噴出するガス噴出口が1つ設けられている。凹部に導入したガラス滴は凹部底部に向けて凹部内壁を転がりながら下降するが、凹部の内径が下に行くにつれて減少するようになっているので、ガラス滴は下降するほど上向きの風圧を強く受けることになる。その結果、ガラス滴は凹部内で上昇するが、上昇すると上向きの風圧が弱まるので、凹部内壁に沿って転がりながら下降する。すると、再び上向きの風圧を強く受けるようになるので、ガラス滴は凹部内を上昇しては凹部内壁を転がりながら下降するという運動を短時間で繰り返し行うことになる。ガラス滴が凹部内壁を転がる方向はランダムであるから、上記運動を繰り返すうちにガラス滴は球状化しながら冷却し、球プリフォームに成形される。冷却してプリフォームが変形しない温度になった時点で凹部内のプリフォームを取り出し、ガラスが割れないスピードで室温まで冷やす。   As shown in FIG. 2, the cross section of the concave portion 5-2 has a shape that spreads in a trumpet shape from the bottom to the top, and one gas jet port for jetting gas upward is provided at the bottom of the concave portion. The glass drop introduced into the recess descends while rolling on the inner wall of the recess toward the bottom of the recess. However, since the inner diameter of the recess decreases, the glass drop is strongly subjected to upward wind pressure as it falls. It will be. As a result, the glass droplet rises in the recess, but when it rises, the upward wind pressure is weakened, so that it drops while rolling along the inner wall of the recess. Then, since the upward wind pressure is strongly received again, the movement of the glass droplet ascending in the recess and descending while rolling on the inner wall of the recess is repeatedly performed in a short time. Since the direction in which the glass droplet rolls on the inner wall of the concave portion is random, the glass droplet is cooled while being spheroidized as the above movement is repeated, and formed into a spherical preform. When the temperature reaches a temperature at which the preform is not deformed by cooling, the preform in the recess is taken out and cooled to room temperature at a speed at which the glass does not break.

複数個の成形型を用いて上記工程を繰り返すことにより、等質量の球状プリフォームを量産することができる。このようにして光学ガラスからなる所望質量であって質量公差の小さい球状のプリフォームからなるプリフォームロットを得た。使用したガラス、得られたプリフォームの個数、平均質量、質量公差、直径を表1に示す。   By repeating the above steps using a plurality of molds, it is possible to mass produce spherical preforms of equal mass. In this way, a preform lot made of a spherical preform having a desired mass made of optical glass and a small mass tolerance was obtained. Table 1 shows the glass used, the number of preforms obtained, the average mass, mass tolerance, and diameter.

Figure 2007099526
Figure 2007099526

(実施例2)
実施例1と同様の方法で球状のプリフォーム母材を量産した。使用したガラス、得られた母材の個数、平均質量、平均質量に対する質量公差の割合、質量公差、直径を表1に示す。これらプリフォーム母材からなるロットをアニールして歪みを低減した後、研磨して、プリフォーム母材の平均質量に対する質量公差の割合と同等の値を有するプリフォームロットを得た。
(Example 2)
A spherical preform base material was mass-produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the glass used, the number of base materials obtained, the average mass, the ratio of the mass tolerance to the average mass, the mass tolerance, and the diameter. These preform preforms were annealed to reduce strain and then polished to obtain preform lots having a value equivalent to the ratio of mass tolerance to the average mass of the preform preform.

(実施例3)
実施例1、2で得た各プリフォームロットを使用して、図3に示す概観の断面形状を有する小型非球面レンズを精密プレス成形により得た。いずれのレンズも破損は見られず、レンズとして十分な光学性能を有していた。また、各レンズのエッジ6、鍔状平坦部7はプレス成形型成形面が転写されたものであり、エッジと鍔状平坦部が交わる稜は丸みを帯びた自由表面であった。そして成形バリの発生は認められなかった。
(Example 3)
Using the preform lots obtained in Examples 1 and 2, small aspherical lenses having a cross-sectional shape shown in FIG. 3 were obtained by precision press molding. None of the lenses were damaged, and the lens had sufficient optical performance. Further, the edge 6 and the bowl-shaped flat part 7 of each lens were obtained by transferring the press-molding molding surface, and the ridge where the edge and the bowl-shaped flat part intersected was a rounded free surface. And generation | occurrence | production of the shaping | molding burr | flash was not recognized.

これらの非球面レンズは携帯電話に内蔵される撮像装置の撮像光学系を構成するレンズとして機能する。このようにして得たレンズと、形状以外は全く同じ方法で作製した位置決め基準面としてエッジと鍔状平坦部を有するレンズを、レンズホルダーに組み込み、位置決め基準面をホルダーに当接した状態で固定することにより、各レンズを正確にホルダー内に配列することができた。   These aspherical lenses function as lenses constituting an imaging optical system of an imaging device built in a mobile phone. The lens obtained in this way and a lens with an edge and a bowl-shaped flat part as a positioning reference surface produced in exactly the same way except for the shape are assembled in the lens holder and fixed with the positioning reference surface in contact with the holder By doing so, each lens could be accurately arranged in the holder.

[比較例]
表1に示すSiO2含有量が46質量%のガラスを使用して、表1に示すプリフォームを作製したところ、質量公差が大きく、質量がばらついたロットになってしまった。
このロットを使用して上記と同様の方法により小型非球面レンズを精密プレス成形したところ、エッジ全体が自由表面になって位置決め基準面として機能しないレンズや、成形バリが発生してプレス成形型が摺動しなくなってしまうなどのトラブルが発生してしまった。
[Comparative example]
Using the glass having a SiO 2 content of 46% by mass shown in Table 1 and producing the preform shown in Table 1, the mass tolerance was large and the mass was varied.
Using this lot, a small aspherical lens is precision press-molded by the same method as described above, and the entire edge becomes a free surface and does not function as a positioning reference surface. Troubles such as no longer sliding occurred.

熔融ガラス滴からガラスプリフォームを生産する装置の説明図。Explanatory drawing of the apparatus which produces a glass preform from a molten glass drop. 熔融ガラス滴からガラスプリフォームを生産するための成形型の垂直断面図。The vertical sectional view of the shaping | molding die for producing a glass preform from a molten glass drop. 本発明の光学素子の一態様であるレンズの断面説明図。Sectional explanatory drawing of the lens which is 1 aspect of the optical element of this invention.

Claims (13)

精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、
SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォームで構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロット。
In glass preform lots consisting of multiple glass preforms for precision press molding,
Glass having an average mass of 200 mg or less composed of a spherical preform made of glass whose SiO 2 content is limited to a range of 0 to 20% by mass, and a mass tolerance ratio with respect to the mass within ± 0.3%. Preform lot made.
SiO2含有ガラス、B23およびLa23を含有するガラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスのいずれか一種のガラスからなるプリフォームで構成された請求項1に記載のガラス製プリフォームロット。 The glass product according to claim 1, which is made of a preform made of any one of SiO 2 -containing glass, glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , phosphate glass, and fluorophosphate glass. Preform lot. 比重が3.3以上のガラスからなるプリフォームで構成された請求項1または2に記載のガラス製プリフォームロット。   The glass preform lot according to claim 1 or 2, comprising a preform made of glass having a specific gravity of 3.3 or more. 精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のプリフォーム母材からなるプリフォーム母材ロットにおいて、
SiO2の含有量を0〜20質量%の範囲に制限されたガラスからなる球状のプリフォーム母材で構成された平均質量が200mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のプリフォーム母材ロット。
In preform preform lots consisting of multiple preform preforms for processing into glass preforms for precision press molding,
The average mass composed of a spherical preform made of glass whose SiO 2 content is limited to the range of 0 to 20% by mass is 200 mg or less, and the ratio of mass tolerance to the mass is within ± 0.3%. Preform base material lot.
SiO2含有ガラス、B23およびLa23を含有するガラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスのいずれか一種のガラスからなるプリフォーム母材で構成された請求項4に記載のプリフォーム母材ロット。 5. The preform according to claim 4, comprising a preform base material made of any one of glass containing SiO 2, glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , phosphate glass, and fluorophosphate glass. Preform base material lot. 比重が3.3以上のガラスからなるプリフォーム母材で構成された請求項4または5に記載のプリフォーム母材ロット。   The preform preform lot according to claim 4 or 5, wherein the preform preform lot is composed of a preform preform made of glass having a specific gravity of 3.3 or more. 所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、ガラス製プリフォームロットの生産方法において、
SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のプリフォームに成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットを生産する、前記ガラス製プリフォームロットの生産方法。
A glass preform comprising a plurality of glass preforms by repeating a step of dropping a glass drop of a predetermined mass from the outlet of the outflow nozzle and forming the obtained glass droplet into a glass preform for precision press molding. In the production method of glass preform lots that produce lots,
A glass drop made of glass having a content of SiO 2 in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass is formed into a spherical preform having a mass of 200 mg or less, and the ratio of mass tolerance to the mass A method for producing a glass preform lot, wherein a glass preform lot is produced within a range of ± 0.3%.
所定質量のガラス滴を流出ノズルの流出口から滴下し、得られたガラス滴を成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体ロットを生産する、ガラス成形体ロットの生産方法において、
SiO2の含有量が0〜20質量%の範囲であるガラスからなるガラス滴を滴下し、滴下したガラスを、質量が200mg以下である球状のガラス成形体に成形し、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス成形体ロットを生産する、前記ガラス成形体の生産方法。
In a method for producing a glass molded product lot, a plurality of glass molded product lots are produced by repeating a step of molding a glass droplet obtained by dropping a glass drop of a predetermined mass from the outlet of an outflow nozzle.
A glass drop made of glass having a content of SiO 2 in the range of 0 to 20% by mass is dropped, and the dropped glass is molded into a spherical glass molded body having a mass of 200 mg or less. The method for producing a glass molded body, wherein a glass molded body lot having a ratio within ± 0.3% is produced.
請求項8に記載の方法により生産したガラス成形体ロットの各ガラス成形体の全表面を研磨して、同一直径を有する精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを製造するガラス製プリフォームの製造方法。   A method for producing a glass preform for producing a glass preform to be subjected to precision press molding having the same diameter by polishing the entire surface of each glass molded body of a glass molded body lot produced by the method according to claim 8. . 請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス製プリフォームロットから取り出したガラス製プリフォーム、請求項7または9に記載の方法により作製したガラス製プリフォームロットから取り出したガラス製プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法。   A glass preform taken out from the glass preform lot according to any one of claims 1 to 3, and a glass preform taken out from the glass preform lot produced by the method according to claim 7 or 9. A method of manufacturing an optical element that heats the substrate and performs precision press molding using a press mold. ガラス製プリフォームのプレス成形型による精密プレス成形は、プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間内に前記ガラスを充填することで行われる請求項10に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 10, wherein the precision press molding using a glass preform press mold is performed by filling the glass in a sealed space formed with the press mold closed. . 自由表面からなる稜を有する精密プレス成形品を成形する請求項11に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 11, wherein a precision press-molded product having a ridge composed of a free surface is formed. 少なくとも2面以上の位置決め基準面を精密プレス成形によって形成する請求項10〜12のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 10, wherein at least two or more positioning reference surfaces are formed by precision press molding.
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